Os astrónomos detectaram uma grande quantidade de vapor de água no disco protoplanetário em torno de uma estrela jovem. Há pelo menos três vezes mais água na poeira do que em todos os oceanos da Terra juntos. E não está espalhado pelo disco; está concentrado na região interna do disco.
Sem água significa sem vida, por isso encontrar tanta água na parte de um disco protoplanetário onde os planetas rochosos se formam é uma descoberta intrigante. E este não é qualquer disco. É um disco frio e estável, o tipo com maior probabilidade de formar planetas.
As descobertas são apresentadas em um novo artigo publicado na Nature Astronomy. É intitulado “Observações ALMA resolvidas de água nas unidades astronômicas internas do disco HL Tau.” O autor principal é Stefano Facchini, astrônomo do Departamento de Física da Universidade de Milão, Milão, Itália.
“Nunca imaginei que poderíamos capturar uma imagem de oceanos de vapor d’água na mesma região onde um planeta provavelmente está se formando”, disse Facchini.
A estrela, HL Tau (HL Tauri), é uma estrela jovem a cerca de 450 anos-luz de distância. Provavelmente tem menos de 100.000 anos, o que o torna um alvo privilegiado de observação na busca pela compreensão da formação planetária. Quando se trata de ver o interior do gás e da poeira que rodeia estrelas jovens como esta, ALMA é a nossa melhor ferramenta. Uma das primeiras imagens de alta resolução do ALMA é a de HL Tau e o seu disco. A imagem mostra anéis no disco que indicam onde os planetas jovens provavelmente estão se formando.
HL Tau sempre intrigou os cientistas, e agora que detectaram uma grande quantidade de vapor de água no seu disco de formação planetária, a jovem estrela é um alvo ainda mais atraente para observações.
“Essas observações abrem caminho para a caracterização do conteúdo de água das regiões internas dos discos protoplanetários”, escrevem os pesquisadores em seu artigo. “A tremenda resolução angular e sensibilidade do telescópio ALMA, mesmo em gamas espectrais de baixa transmissão atmosférica, estão a fornecer imagens espacial e espectralmente resolvidas do vapor do principal isotopólogo de água num disco de formação planetária.”
O ALMA não só detectou a água, mas também determinou onde ela está no disco e quanto dela existe. “Nossa análise implica um limite inferior rigoroso de 3,7 oceanos terrestres de vapor de água disponíveis nas 17 unidades astronômicas internas do sistema”, escrevem os pesquisadores em seu artigo.
Quando os planetas tomam forma num disco protoplanetário como aquele em torno de HL Tauri, eles abrem caminhos na poeira. É provável que nada mais crie as lacunas reveladoras que sinalizam a presença de planetas jovens, ainda em formação. Devemos agradecer ao poderoso ALMA por esta compreensão.
“É verdadeiramente notável que possamos não apenas detectar, mas também capturar imagens detalhadas e resolver espacialmente o vapor de água a uma distância de 450 anos-luz de nós”, disse o coautor do estudo Leonardo Testi, astrônomo da Universidade de Bolonha, Itália. . A resolução espacial a que Testi se refere é graças ao ALMA. O rádio interferômetro permitiu aos astrônomos ver como o vapor d’água se distribui por todo o disco. “Participar de uma descoberta tão importante no icônico disco HL Tauri foi além do que eu esperava para minha primeira experiência de pesquisa em astronomia”, acrescentou Mathieu Vander Donckt, da Universidade de Liege, Bélgica, estudante de mestrado quando participou. na pesquisa.
O ALMA é um interferômetro de rádio, o que significa que observa comprimentos de onda de 0,3 mm a 3,6 mm, que correspondem à faixa de 84 GHz a 950 GHz. Neste estudo, os investigadores observaram diferentes “sabores” de moléculas de água a diferentes temperaturas. “Observamos HL Tau em duas bandas diferentes do ALMA (banda 5, originalmente desenvolvida com o objetivo de estudar água no Universo local, e banda 7) para atingir três transições de água”, explicam os pesquisadores.
As observações não encontraram água apenas na região interna onde os planetas rochosos se formam. Encontrou água numa das lacunas que indicam que um planeta está a varrer o material do disco e a adicioná-lo à sua massa. “As nossas imagens recentes revelam uma quantidade substancial de vapor de água a uma série de distâncias da estrela que inclui uma lacuna onde um planeta poderia estar potencialmente a formar-se neste momento,” disse Facchini. A conclusão natural é que a água está se tornando parte do planeta.
Estes resultados são todos graças ao poder do ALMA. É a única instalação que temos que consegue detectar água num disco como este. “Até à data, o ALMA é a única instalação capaz de resolver espacialmente a água num disco frio de formação planetária,” disse o co-autor do estudo Wouter Vlemmings, professor da Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia.
As diferentes frequências observacionais do ALMA captam água durante a sua transição, e parte desta investigação analisa a água à medida que é libertada de partículas de poeira. A relação entre água e poeira num disco de formação planetária é importante. Onde está frio o suficiente para que a água congele nas partículas de poeira, as partículas aderem mais facilmente, auxiliando no processo de formação do planeta.
“É verdadeiramente emocionante observar diretamente, numa fotografia, moléculas de água a serem libertadas de partículas de poeira gelada,” disse Elizabeth Humphreys, astrónoma do ESO que também participou no estudo.
Parte do que os astrónomos veem no disco em torno de HL Tauri é como uma janela para o passado. Nosso planeta se formou de maneira semelhante, e os mesmos processos e mecanismos devem ser semelhantes de disco para disco.
“Os nossos resultados mostram como a presença de água pode influenciar o desenvolvimento de um sistema planetário, tal como aconteceu há cerca de 4,5 mil milhões de anos no nosso Sistema Solar”, disse Facchini.
O ALMA realmente flexionou os seus músculos neste trabalho, e a instalação desempenhou um papel fundamental no nosso estudo de discos protoplanetários em torno de estrelas jovens. Mas os próximos telescópios ultrapassarão o ALMA e nos darão uma visão ainda mais profunda e detalhada do interior dos discos obscuros e empoeirados. O Extremely Large Telescope deverá ver a primeira luz em 2028. Seu poderoso METIS (Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph) nos dará uma visão sem precedentes do processo de formação planetária.
